称重仪表与传感器配合选型问题,请分享您在这方面的经验,谢谢!
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称重系统由显示仪表、传感器、秤体等三大部分构成。其中, 秤体是被称物料与仪表间的机械传递系统。秤台和传力机构, 将物体的重量准确传递给称重传感器; 位于秤台和基础之间的称重传感器, 将被称物体的重量按特定的函数关系转换为毫伏级电信号, 然后再输出到称重仪表。经处理后,仪表直接显示被称物体的重量数据。通过仪表同工控机的结合, 可以对测量数据进行处理, 按照用户要求完成各种操作。
1 传感器的选型和现场调试
选型和现场调试, 主要包括以下内容: 秤体设计, 传感器选型、标定以及角差的调节, 故障检测和处理, 称重仪表的选择等。
1.1 秤体设计
秤体的设计需要考虑称重系统的处理量、机架、所采用传感器的数量和布局。该公司称重系统主要是进行自动化配料, 秤体为斗式悬挂, 传感器有3 只, 呈水平方向、等边三角形布置。秤体安装时, 应保证称重传感器的垂直度, 其偏差不能超过3o。称重传感器上下连接螺栓, 均应采用能够自动调节受力方向的万向连接机构, 以适应秤体位置发生变化时能保持垂直受力, 以免被损坏。
1.2 称重传感器选型
选用称重传感器时要考虑到其灵敏度、最大分度数和最小检定分度值等。
l) 使用环境
实际上, 称重传感器是一种将质量信号转换成可测量的电信号的输出装置。用传感器, 首先要考虑其所处的实际工作环境。这点对传感器的正确选用至关重要。一般情况下, 高温环境会使传感器涂覆材料融化、焊点熔化、弹性体内应力发生结构变化等; 粉尘、潮湿会使传感器发生短路; 较强腐蚀性环境会造成传感器弹性体受损或产生短路现象;电磁场对传感器输出会产生干扰。
2 ) 传感器的数量和量程。其数量的选择,是根据电子衡器的用途、秤体需要支撑的点数。一般, 秤体有几个支撑点就选用几只传感器;量程选择可依据秤的最大称量值、选用传感器的个数、秤体自重、可产生的最大偏载及动载因素综合考虑决定。一般, 传感器的量程越接近分配到每个传感器的载荷, 其称量的准确度就越高。但是, 实际使用中, 由于加在传感器上的载荷, 除被称物体外,还有秤体自重、皮重、偏载及振动冲击等载荷, 因此, 选用传感器时, 要考虑诸多方面因素。下面给出一个经过大量实验验证的经验公式。
C= K i x K l x 龙x K : (俄、。: + 哪/ N式中: C 为单个传感器的额定量程; 详为秤体自重; W ~ ‘为被称物体净重的最大值; N 为秤体所采用支撑点的数量; K 。为保险系数, 一般取1.2 一1.3 之间; K I为冲击系数; 凡为秤体的重心偏移系数; 凡为风压系数。
3 ) 传感器的使用范围。型式选择主要取决于称重的类型和安装空间。对于制造厂家, 它一般规定传感器的受力情况、性能指标、安装形式、结构形式和弹性体的材质等。如铝合金悬臂梁传感器,适于电子计价秤、平台秤、案秤等; 钢式悬臂梁传感器适用于电子皮带秤、分选秤等; 钢质桥式传感器, 适于轨道衡、汽车衡等; 柱式传感器适于汽车衡、动态轨道衡和大吨位料斗秤等。
4 ) 准确度的等级选择。其准确度等级, 包括传感器的非线性、蠕变、重复性、滞后、灵敏度等指标。选用时, 不应盲目追求高等级的传感器, 而应考虑电子衡的准确度等级和成本。
1.3 标定与角差调节
以电子吊秤为例, 角差调节是一个非常重要步骤。对于有多个承重点的秤, 要用一个祛码分别放在各个承重点后观察仪表显示。如显示数据相同,即可进行标定操作; 如结果不同, 则根据需要进行调节。经验上看, 通常是将显示重量偏高的调低。前面介绍的是秤体调节, 也可在传感器接线盒内进行调节。其调节方式有两种: 拱桥信号调节和输出信号调节。理论上说, 角差的出现是人为产生, 偏载主要由下列因素造成: 秤体设计缺陷、称重传感器选型不当和秤体安装有误。对称重标定, 有反复校正法和计算法两种。
1 ) 反复校正法步骤。
¹ 去皮调零。在配料秤空秤下, 用与该秤放大通道的零点调节电位器, 使秤值显示近于零( 最小分度值附近) , 并记下该显示值, 作为零点值。º 灵敏度粗调。在该配料秤上加一定重量祛码( 配料最大值的30 % 左右, 均匀放在秤体中) ,调节灵敏度电位器, 使秤显示值等于: 祛码重量+零点值。» 卸下祛码, 重复一次前两步工作。¼ 灵敏度精调。空秤调零至最小分度值附近, 并记录该零点值。加珐码( 均匀放在秤体中)至配料最大值, 调节灵敏度电位器, 使显示值等于: 祛码重量十零点值。½ 观察、记录若干中间值及零点值, 计算误差, 必要时重复一遍精调步骤。
2 ) 计算法步骤, 采用以下公式。
X =X , x 爪/ ( X Z 一龙)
式中: X 为加祛码后应调节到的显示值; X ! 为所加祛码总重; X Z 为加祛码后实际显示值; 龙为加祛码前皮重显示值。¹ 空秤状态下, 调节调零电位器, 使皮重显示值大于零, 记下该显示值, 得1 3。º 配料秤上加祛码( 均匀放在秤体中) 至配料最大值, 得刃1 。观察记录显示值, 得愁。» 将丫, 、兀、龙代人公式计算得刀, 调节灵敏度电位器, 使显示X 值, 即完成灵敏度调节。¼ 加减祛码, 观察记录若干中间值, 计算中间精度。
2 传感器的故障检测和排除
对于任何一种电子秤, 其故障处理均应遵循这样的步骤: 观察(故障观察)斗分析(故障原因) 升检测(为故障判断提供依据或对判断结果加以验证) 一修复(修理或更换)。可根据实际情况选用下列方法判断: 直观法、替代法、比较法、插拔法和代码诊断法。
1 ) 阻抗判别法: 逐个将传感器的两根输出线、输入线拆掉, 用万用表测试输出、输人阻抗和信号电缆各芯线与屏蔽层间的绝缘电阻。如果测试结果达不到合格证上的数值, 即可判断为故障传感器;
2 ) 信号输出判断: 如果阻抗法无法判断传感器的好坏, 可用此法做进一步检查。先给仪表通电, 将传感器的输出线拆掉, 在空秤下用万用表测量其对v 输出值。假设额定激励电压为U( v) , 传感器的灵敏度为M(M、/ 均, 传感器的额定载荷F( kg ) ,则每个传感器的输出为U x M x K : F (Mv) 。如果哪一只的输出值超出该计算值过多或不稳定, 即可判断该传感器有故障或已被损坏。
3 称重仪表的选择
用多只称重传感器组成一个称重系统时, 必须考虑它采用什么样的工作方式, 而且称重传感器的技术参数必须与仪表的参数匹配。以目前采用的并联工作方式称重系统为例, 它要求系统实际最大电流必须小于称重仪表的的最大拱桥电流。这可以通过计算传感器组输人、输出阻抗并与仪表的技术数据进行匹配来判断。
称重仪表, 一般由模拟电路和数字电路两部分组成。模拟电路包括电源、前置放大器、滤波器、A / D 转换等; 数字电路包括处理器、存储器、键盘和显示器等。仪表故障诊断最简便有效的方法就是用替代法。在通过检测确认损坏部件后, 使用备用件直接进行更换, 可以使系统更快投人使用。
称重传感器被喻为电子衡器的心脏,它的性能在很大程度上决定了电子衡器的准确度和稳定性。在设计电子衡器时,经常要遇到如何选用传感器的问题。
如何选用传感器呢?下面衡器网教您几招,希望对您有所帮助。
环境给传感器造成的影响主要有以下几个方面:
(1)高温环境对传感器造成涂覆材料熔化、焊点开化、弹性体内应力发生结构变化等问题。对于高温环境下工作的传感器常采用耐高温传感器;另外,必须加有隔热、水冷或气冷等装置。
(2)粉尘、潮湿对传感器造成短路的影响。在此环境条件下应选用密闭性很高的传感器。不同的传感器其密封的方式是不同的,其密闭性存在着很大差异。
常见的密封有密封胶充填或涂覆;橡胶垫机械紧固密封;焊接(氩弧焊、等离子束焊)和抽真空充氮密封。
从密封效果来看,焊接密封为最佳,充填涂覆密封胶为量差。对于室内干净、干燥环境下工作的传感器,可选择涂胶密封的传感器,而对于一些在潮湿、粉尘性较高的环境下工作的传感器,应选择膜片热套密封或膜片焊接密封、抽真空充氮的传感器。
(3)在腐蚀性较高的环境下,如潮湿、酸性对传感器造成弹性体受损或产生短路等影响,应选择外表面进行过喷塑或不锈钢外罩,抗腐蚀性能好且密闭性好的传感器。
(4)电磁场对传感器输出紊乱信号的影响。在此情况下,应对传感器的屏蔽性进行严格检查,看其是否具有良好的抗电磁能力。
(5)易燃、易爆不仅对传感器造成彻底性的损害,而且还给其它设备和人身安全造成很大的威胁。因此,在易燃、易爆环境下工作的传感器对防爆性能提出了更高的要求:在易燃、易爆环境下必须选用防爆传感器,这种传感器的密封外罩不仅要考虑其密闭性,还要考虑到防爆强度,以及电缆线引出头的防水、防潮、防爆性等。
其次对传感器数量和量程的选择。
传感器数量的选择是根据电子衡器的用途、秤体需要支撑的点数(支撑点数应根据使秤体几何重心和实际重心重合的原则而确定)而定。一般来说,秤体有几个支撑点就选用几只传感器,但是对于一些特殊的秤体如电子吊钩秤就只能采用一个传感器,一些机电结合秤就应根据实际情况来确定选用传感器的个数。
传感器量程的选择可依据秤的最大称量值、选用传感器的个数、秤体的自重、可能产生的最大偏载及动载等因素综合评价来确定。一般来说,传感器的量程越接近分配到每个传感器的载荷,其称量的准确度就越高。但在实际使用时,由于加在传感器上的载荷除被称物体外,还存在秤体自重、皮重、偏载及振动冲击等载荷,因此选用传感器量程时,要考虑诸多方面的因素,保证传感器的安全和寿命。
再次,要考虑各种类型传感器的适用范围。
传感器型式的选择主要取决于称量的类型和安装空间,保证安装合适,称量安全可靠;另一方面,要考虑厂家的建议。厂家一般会根据传感器的受力情况、性能指标、安装形式、结构型式、弹性体的材质等特点规定传感器的适用范围,譬如铝式悬臂梁传感器适用于计价秤、平台秤、案秤等;钢式悬臂梁传感器适用于料斗秤、电子皮带秤、分选秤等;钢质桥式传感器适用于轨道衡、汽车衡、天车秤等;柱式传感器适用于汽车衡、动态轨道衡、大吨位料斗秤等。
最后,还要对传感器准确度等级进行选择。
传感器的准确度等级包括传感器的非线形、蠕变、蠕变恢复、滞后、重复性、灵敏度等技术指标。在选用传感器的时候,不要单纯追求高等级的传感器,而既要考虑满足电子秤的准确度要求,又要考虑其成本。
对传感器等级的选择必须满足下列两个条件:
1.满足仪表输入的要求。称重显示仪表是对传感器的输出信号经过放大、A/D转换等处理之后显示称量结果的。因此,传感器的输出信号必须大于或等于仪表要求的输入情号大小,即将传感器的输出灵敏度代人传感器和仪表的匹配公式,计算结果必须大于或等于仪表要求的输入灵敏度。
2.满足整台电子秤准确度的要求。一台电子秤主要是由秤体、传感器、仪表三部分组成,在对传感器准确度选择的时候,应使传感器的准确度略高于理论计算值,因为理论往往受到客观条件的限制,如秤体的强度差一点,仪表的性能不是很好、秤的工作环境比较恶劣等因素都直接影响到秤的准确度要求,因此要从各方面提高要求,又要考虑经济效益,确保达到目的。
选择称重传感器的时候有一点是必须考虑的面就是它的称重等级,这个直接影响大称重的精度和准确性,今天我们着重静一下称重传感器的等级。首先必须满足称重显示仪表的输入要求。我们知道称重显示仪表是对传感器的输出信号经过放大已经数据等处理之后显示的称量的结果。一般传感器和仪表有两条匹配公式:
1. 秤的分度数*传感器的个数*传感器量程
2. 传感器输出灵敏度*激励电源电压*秤的最大称量
传感器的输出信号应该不小于仪表要求的输入信号大小,也就是把传感器输出灵敏度代入传感器和仪表的匹配公式,得出的结果大于或等于仪表要求的输入灵敏度。
所以除了满足称重显示仪表的输入要求之外,称重传感器的等级还需要满足整台电子称准确度的要求。一台电子称由秤体、传感器、仪表三部分所组成,在选择称重传感器准确度时候,应使称重传感器的准确度略大于理论计算值,但是由于理论一般会受到客观条件的制约,比方说秤体的强度差一点,仪表的性能不是很好、秤的工作环境比较恶劣等等方面的原因都直接影响到秤的准确度要求,因此得从各方面提高要求,既要考虑经济效益,又要确保达到称重的目的。
我们选择称重传感器的时候,不要一味追求它的高质量,满足自身使用的需要才是最好的,在选择称重传感器等级的时候也是。通常等级越高,价格也越贵,所以得综合进行考量。
一.首先要了解一下称重传感器,按转换方法分为光电式、液压式、电磁力式、电容式、磁极变形式、振动式、陀螺仪式、电阻应变式等8类,以电阻应变式使用最广。
选择:
1.TR系列
TR 系列(GEFRAN)称重传感器用于测量在机械引导滚筒上的上经常用来缠绕用的张力塑料膜或胶带的张力。它可以安装在机械底盘上的固定和传送轴上,它对末端轴所起到的作用是一个压力敏感元件和负载的功能。它可以用于固定和旋转两种轴上。TR 系列传感器可与固定的,4 M6 螺纹或中心螺纹是与M10或M12 的适配法兰一起供货。
主要特征:
z 测量范围为从 100N 到 2KN
z精度等级:0.5%
z 抗腐蚀
z 内部形成的校准信号
z 最小灵敏度轴线方向是从固定孔开始的35 度。
z 保护等级:IP65(DIN40050)
z 形成过载保护
TC系列它的机械部分是由一整块的金属部分组成,所以这个基本的测量元件和它的外壳部分没有焊接过程,从而使尺寸更小,并且加强了保护等级,这种点部测量的结构,具有8 个张力测量,减少因负载的不完善的应用带来的误差。并联的称重元件的典型应用是:贮藏箱、加料斗、大的称重平台。不锈钢结构适合于石油化学和化学工业中攻击性环境的应用。
主要特征:
z 测量范围为从 100 到 20.000Kg
z 精度等级:0.2%
z 全部不锈钢结构
z 抗腐蚀
z 内部形成的校准信号
z 保护等级:IP67(DIN40050)
TU系列TU 系列负载单元是张力测量传感器,它常用于静态测量和动态测量,压缩形式,具有较好的精度。所有变送器的每个负载单元质块(Kg)经过校准。TU 系列准负载从50Kg 到1 吨的均可供货。这种型号具有IP67 的保护等级,所以它可以用来使用到一些具有危险的化学工业中,它的机械部分是由一整块的金属部分组成,所以没有焊接过程。这意味着它可以高度防止机械冲击和振动。这种致密的尺寸意味着这些单元可以使它放置在难于进入和空间较小的位置。
主要特征:
z 测量范围为从 50 到 1000Kg
z 精度等级:0.2%
z 全部不锈钢结构
z 抗腐蚀
z 保护等级:IP67(DIN40050)
z 压缩尺寸
另外,称重传感器的灵敏度、最大分度数、最小检定分度值等也是传感器选用中必须考虑的指标。
传感器的数量和量程
传感器数量的选择是根据电子衡器的用途、秤体需要支撑的点数(支撑点数应根据秤体几何重心和实际重心重合的原则而确定)而定。一般来说秤体有几个支撑点就选用几只传感器。
传感器的量程选择可依据秤的最大称量值、选用传感器的个数、秤体自重、可产生的最大偏载及动载因素综合评价来决定。下面给出一个经过大量实验验证的经验公式。
公式如下:
C=K0×K1×K2×K3(Wmax+W)/N
式中 C一单个传感器的额定量程
W一秤体自重
Wmax一被称物体净重的最大值
N一秤体所采用支撑点的数量
K0一保险系数,一般取1.2~1.3之间
K1一冲击系数
K2一秤体的重心偏移系数
K3一风压系数
使用环境
称重传感器实际上是一种将质量信号转换成可测量的电信号输出装置。用传感器首先要考虑传感器所处的实际工作环境,这点对于正确选用传感器至关重要,它关系到传感器能否正常工作以及它的安全和使用寿命,乃至整个衡器的可靠性和安全性。一般情况下,高温环境对传感器造成涂覆材料融化、焊点开化、弹性体内应力发生结构变化等问题;粉尘、潮湿对传感器造成短路的影响;在腐蚀性较高的环境下会造成传感器弹性体受损或产生短路现象;电磁场对传感器输出会产生干扰。相应的环境因素下我们必须选择对应的称重传感器才能满足必要的称重要求。
准确度等级选择
称重传感器的准确度等级包括传感器的非线性、蠕变、重复性、滞后、灵敏度等技术指标。
应用范围及用途
譬如铝合金悬臂梁传感器适合于电子计价秤、平台秤、案秤等;钢式悬臂梁传感器适用于电子皮带秤、分选秤等;钢质桥式传感器适用于轨道衡、汽车衡等;柱式传感器适用于汽车衡、动态轨道衡、大吨位料斗秤等。称重传感器主要应用在各种电子衡器、工业控制领域、在线控制、安全过载报警、材料试验机等领域。如电子汽车衡、电子台秤、电子叉车、动态轴重秤、电子吊钩秤、电子计价秤、电子钢材秤、电子轨道衡、料斗秤、配料秤、罐装秤等。
二.称重仪表.也叫称重显示控制仪表,是将称重传感器信号(或再通过重量变送器)转换为重量数字显示,并可对重量数据进行储存、统计、打印的电子设备,常用于工农业生产中的自动化配料,称重,以提高生产效率。
在工企业中应用的称重仪表性能指标通常用精确度(又称精度)、变差、敏锐度来形貌。仪表工校验仪表通常也是调校精确度,变差和敏锐度三项。
1.变差是指称重仪表被测变量(可明白为输入信号)多次从差异偏向到达同一数值时,仪表指示值之间的最大差值,大概说是仪表在外界条件稳固的环境下,被测参数由小到大变革(正向特性)和被测参数由大到小变革(反向特性)不划一的程度,两者之差即为仪表变差。可靠性 称重控制仪表可靠性是化工企业仪表工所寻求的另一紧张性能指标。可靠性和仪表维护量是相反相成的,仪表可靠性高阐明仪表维护量小,反之仪表可靠性差,仪表维护量就大。对付化工企业检测与进程控制仪表,大部门安置在工艺管道、种种塔、釜、罐、器上.
2.称重仪表在称重传感器中的稳固性 在划定事情条件内,称重仪表某些性能随时间连结稳固的本领称为稳固性(度)。仪表稳固性是化工企业仪表工非常体贴的一天性能指标。由于化工企业利用仪表的环境相比拟力恶劣,被测量的介质温度、压力变革也相比拟力大,在这种环境中投入仪表利用,仪表的某些部件随时间连结稳固的本领会低沉,仪表的稳固性会降落。徇或表征仪表稳固性尚未有定量值,化工企业通常用仪表零漂移来衡量仪表的稳固性。称重仪表稳固性的优劣直接干系到仪表的利用范畴,偶然直接影响化工生产,稳固性不好造成的影响每每双仪表精度降落对化工生产的影响还要大。稳固性不好仪表维护量也大,是仪表工最不盼望出现的事情。
3.称重仪表的 敏锐度偶然也称"放大比",也是仪表静特性贴切线上各点的斜率。增长放大倍数可以提高仪表敏锐度,单纯加大敏锐度并不变化仪表的基天性能,即称重仪表精度并没有提高,相反偶然会出现振荡征象,造成输出不稳固。仪表敏锐度应连结恰当的量。
对于大部分客户来讲,仪表精度虽然是一个紧张指标,但在实际利用中,每每更强调仪表的稳固性和可靠性,因为化工企业检测与进程控制仪表用于计量的为数不多,而大量的是用于检测。别的,利用在进程控制体系中的检测仪表其稳固性、可靠性比精度更为紧张。
随着仪表更新换代,特别是微电子技能引入称重仪表制造行业,使仪表可告性大大提高。仪表生产厂商对这天性能指标也越来越珍视,通常用平均无妨碍时间MTBF来形貌仪表的可靠性。一台全智能称重变送器的MTBF比一样平常非智能仪表如电动Ⅲ变送器要高10倍左右。称重仪表在使用前要与称重传感器配套进行数字标定。标定实际上就是用标准砝码对衡器进行校准。标定后的仪表内部保存有相对于这一组传感器的标定系数。有了这个系数后,仪表才可以把称重传感器的模拟信号转变为重量数字显示。
我们使用的称重设备是电子皮带秤,电子皮带秤一般由重量传感器、转速传感器(编码器)和二次显示仪表组成,这三个设备的选择是多种多样的,各种形式不同,我们使用的电子皮带秤是妙声力的,传感器是压阻式传感器,共两个,转速传感器是利用编码器处理后送入二次仪表的,二次仪表是BW100型显示积算仪。我们的电子皮带秤用于测量输煤皮带的煤流大小,并累积上煤量,用于指标核算,根据皮带负荷确定煤流的最大值(也要知道煤种),根据皮带转速确定皮带的线速度,皮带转速可以通过实际测量得到,因为皮带转速是恒定的(使用的是工频电动机带动皮带),这样就可以确定转速传感器了,同时通过计算可以确定重量传感器的规格型号,一般在考虑重量传感器选择时,要留有余量,以免在皮带过载时压坏重量传感器,根据现场实际情况和皮带负荷的最大量,余量我考虑为25%,根据不同情况余量是不一样的,因为现场情况和设备情况大都不同,要根据这些情况选择,不能一概而论,既要满足设备需要,又要节省资金,显示积算仪的选择就要根据自己的系统要求了,是需要4---20mA/1-5V模拟输出,还是要数字接口输出,要不要报警等,这就根据自己需要选择了。
称重传感器和变送器的配套选型问题,关键是称重传感器的选择,所以先说说称重的,后说变送器的
一、量程与准确度是选择称重传感器时候必须考虑的两大要素。所以,在选择称重传感器之前,必须对所测量力有一个大致的评估,根据评估力的大小,选择合适的称重传感器产品。此外,还需考虑称重传感器的尺寸大小以及结构关系。
1、量程的选择:称重系统的称量值越接近称重传感器的额定容量,则其称量准确度就越高,但在实际使用时,由于存在秤体自重、皮重及振动、冲击、偏载等,因而不同称量系统选用称重传感器的量限的原则有很大差别。
作为一般规则,可有:
单传感器静态称重系统:(固定负荷+ 变动负荷)小于等于所选用传感器的额定载荷 X 70%;
多传感器静态称重系统:(固定负荷+ 变动负荷)小于等于选用传感器额定载荷 X 所配称重传感器个数 X 70%,其中70%的系数即是考虑振动、冲击、偏载等因素而加的。
需要说明的是:首先,选择称重传感器得额定容量要尽量符合生产厂家的标准产品系列中的值,否则,选用了非标准产品,不但价格贵,而且损坏后难以代换。其次,在同一称重系统中,不允许选用额定容量不同的称重传感器,否则,该系统没法正常工作。再者,所谓变动负荷是指加于称重传感器的真实载荷,若从秤台到称重传感器之间的力值传递过程中,有倍乘和衰减的机构,则应考虑其影响。
2、准确度的选择:
称重传感器的准确度等级的选择,要能够满足称重系统准确度级别的要求,只要能满足这项要求即可。若在一称重系统中使用了几只相同形式,相同额定容量的传感器并联工作时,要考虑综合误差。综合误差为单个传感器的误差除以个数的一半。
另外,电子称重系统一般由三大部分组成,他们是称重传感器,称重显示器和机械结构件。当系统的允差为1时,作为非自动衡器主要构成部分之一的称重传感器的综合误差一般只能达到0.7的比例成分。
按上述要求,明确了所需称重传感器的量程和准确度,就可以选择适合您的称重传感器了。
3、称重传感器具有良好的稳定性,必须要有较强的环境适应能力。在选择称重传感器之前,应对其使用环境进行调查,并根据具体的使用环境选择适合的称重传感器,或采取适当的措施,减小环境的影响。
环境对称重传感器会造成如下影响:
(1).易燃、易爆环境必须选用特制的防爆称重传感器。
(2).高温环境造成称重传感器的涂覆材料融化、焊点开化、弹性体内应力发生结构变化。
(3).在腐蚀性较高的环境下,如潮湿、酸性对称重传感器造成弹性体受损或产生短路等影响。
(4).露天粉尘、潮湿对称重传感器造成短路的影响。
(5).电磁场对称重传感器输出紊乱信号的影响。
称重传感器的稳定性有定量指标,在超过使用期后,在使用前应重新进行标定,以确定称重传感器的性能是否发生变化。在某些要求称重传感器能长期使用而又不能轻易更换或标定的场合,所选用的称重传感器稳定性要求更严格,要能经受住长时间的考验。
二、配套变送器的选型,根据选择好的称重传感器后,根据传感器传送出来的信号,选择能处理那样信号的传感器,同时要考虑变送器的输出信号--能满足称重仪表或扭矩表或其他独立的表计及系统的要求。考虑输入输出信号范围、线制、电源电压、抗干扰能力(可选带隔离和不带隔离的输出信号的)、误差范围、零点/温度漂移参数、现场有无防护等级、防爆要求、配套电缆及其传送距离、有无通讯的要求(有的话选择满足系统要求的通讯协议的)等等。
最后申明下,称重传感器和变送器不仅仅用于称重计量,还常用与对机械设备运行重的扭矩、张力等检测用。
称重传感器被喻为电子衡器的神经系统,它的性能在很大程度上决定了电子衡器的准确度和稳定性。在设计电子衡器时,经常要遇到如何选用传感器的问题。
如何选用传感器
称重传感器实际上是一种将质量信号转变为可测量的电信号输出的装置。用传感器茵先要考虑传感器所处的实际工作环境,这点对正确选用传感器至关重要,它关系到传感器能否正常工作以及它的安全和使用寿命,乃至整个衡器的可靠性和安全性。
环境给传感器造成的影响主要有以下几个方面:
(1)高温环境对传感器造成涂覆材料熔化、焊点开化、弹性体内应力发生结构变化等问题
。对于高温环境下工作的传感器常采用耐高温传感器;另外,必须加有隔热、水冷或气冷
等装置。
(2)粉尘、潮湿对传感器造成短路的影响。在此环境条件下应选用密闭性很高的传感器。
不同的传感器其密封的方式是不同的,其密闭性存在着很大差异。
常见的密封有密封胶充填或涂覆;橡胶垫机械紧固密封;焊接(氩弧焊、等离子束焊)和
抽真空充氮密封。从密封效果来看,焊接密封为最佳,充填涂覆密封胶为量差。对于室内干净、干燥环境下工作的传感器,可选择涂胶密封的传感器,而对于一些在潮湿、粉尘性较高的环境下工作的传感器,应选择膜片热套密封或膜片焊接密封、抽真空充氮的传感器。
(3)在腐蚀性较高的环境下,如潮湿、酸性对传感器造成弹性体受损或产生短路等影响,
应选择外表面进行过喷塑或不锈钢外罩,抗腐蚀性能好且密闭性好的传感器。
(4)电磁场对传感器输出紊乱信号的影响。在此情况下,应对传感器的屏蔽性进行严格检
查,看其是否具有良好的抗电磁能力。
(5)易燃、易爆不仅对传感器造成彻底性的损害,而且还给其它设备和人身安全造成很大
的威胁。因此,在易燃、易爆环境下工作的传感器对防爆性能提出了更高的要求:在易燃
、易爆环境下必须选用防爆传感器,这种传感器的密封外罩不仅要考虑其密闭性,还要考
虑到防爆强度,以及电缆线引出头的防水、防潮、防爆性等。
其次对传感器数量和量程的选择。
传感器数量的选择是根据电子衡器的用途、秤体需要支撑的点数(支撑点数应根据使秤体几何重心和实际重心重合的原则而确定)而定。一般来说,秤体有几个支撑点就选用几只
传感器,但是对于一些特殊的秤体如电子吊钩秤就只能采用一个传感器,一些机电结合秤
就应根据实际情况来确定选用传感器的个数。传感器量程的选择可依据秤的最大称量值、选用传感器的个数、秤体的自重、可能产生的最大偏载及动载等因素综合评价来确定。一般来说,传感器的量程越接近分配到每个传感器的载荷,其称量的准确度就越高。但在实际使用时,由于加在传感器上的载荷除被称物体外,还存在秤体自重、皮重、偏载及振动冲击等载荷,因此选用传感器量程时,要考虑诸多方面的因素,保证传感器的安全和寿命。
在称重传感器使用过程中,涉及测速传感器的问题不少,但由于介绍这方面的资料极少,用户碰到这些问题往往束手无策。作者根据自身工作中的体会和经验列举一些解决问题的办法,希望能对读者解决这类问题有所借鉴。电子皮带秤上所用测速传感器目前主要有磁阻脉冲式、光电脉冲式两类。模拟式测速发电机式测速传感器早已不再使用,取而代之的是上述两种输出脉冲信号的数字式测速传感器。
传感器模拟器的激励电压来源于称重显示仪表的供桥电压,是一种无源的被动型信号发生器。传感器模拟器既可以在实验室内对称重显示仪表进行设定和标定,也可以在现场及时查找、发现故障原因,从而迅速排除故障,是一个必不可少的电子汽车衡检测维修设备。 这种模拟器类似一台直流标准电压源,可以向称重显示仪表提供各种秤量范围的模拟电压信号。 称重传感器模拟器是根据电阻应变式称重传感器的工作原理制成的,可以模拟电阻应变式称重传感器的各种不同加载状态。
传感器数量的选择是根据电子衡器的用途、秤体需要支撑的点数(支撑点数应根据使秤体几何重心和实际重心重合的原则而确定)而定。一般来说,秤体有几个支撑点就选用几只传感器,但是对于一些特殊的秤体如电子吊钩秤就只能采用一个传感器,一些机电结合秤就应根据实际情况来确定选用传感器的个数。
我个人在以前的工作中经常有称重计量的项目,把我所知道的关于称重系统的一些知识和经验拿来和大家分享。
说到称重计量的历史已久,秦始皇统一度量衡的“衡”应该应该就是指我们现在所说的秤吧,过去我们用到的黄金和白银货币都是用重量为单位,称重与我们的生活息息相关,我们每天上街买菜都与秤打交道,商业结算也大部分用重量来作为标准,其他如料位,质量流量等仪表都没有用重量得到的准确度高,这也是称重计量得到广泛应用的原因吧。
我曾经有几年的一直与称重控制系统打交道,如果我们面对的是一个计量控制系统,就要从整体考虑。首先要从系统的整体性能考虑,楼上的朋友一直都在强调精度,在我看来在目前我国的工业生产中,大部分情况精度都是比较容易满足的,如果我们只是考虑精度问题就容易解决。如果再考虑的工作效率那可能就不是那么好办了,常常速度和精度是一对矛盾的问题,这样我们做控制系统就要费点脑子了。还是先从精度问题开始吧,在实际应用当中关于传感器的选型,我们常常是咨询厂家,厂家给出的量程常常是最大重量的1.5到2倍,有时会更大,根据具体情况,一般的传感器是最大重量的1.5倍向上靠。传感器的精度往往能达到万分之几,所以传感器的精度一般都能满足要求,而计量的精度和秤体,秤体所处的环境,物料的状况都有很大关系,我说的精度指计量系统的总体精度。拿定量包装机来说,如果在一个振动比较大的环境时,为了不让秤体零点漂移,我们往往把仪表的分度值设得较大,而精度就会降低。当我们包装小麦时,麦子比较均匀,当给料机停止给料时,本次误差与上次误差就较小,相对于耐火材料浇注料(有粉剂和粒度不同的石头)来说就容易控制的多。传感器的精度与系统的精度往往是两个概念,虽然两种传感器的精度差不多,但是如果用在同一场合系统的误差可能会相差很大。传感器的形式多种多样,曾经用到的传感器有S型的拉式传感器,悬臂梁式传感器,波纹管式传感器,柱式传感器,箱式传感器等,根据安装方式,材质又可以分为好多种,选型时一定要结合自己的情况选择适合自己的产品。考虑精度,抗震,抗过载,抗冲击,耐腐蚀,密封性等各个因素。
根据楼上的朋友所说,传感器根据测量原理分为八种,而我们常用的大部分是通过压变电阻的变化,把压力信号转换为毫伏级的电压信号,通过高分辨率的AD转换器转换为数字信号。传感器分为六线和四线的,托利多的传感器我用的都是六线制的,宁波柯力,中航电测的传感器我用到的都是四线制的。六线制与四线制的主要区别在于六线制仪表具有线路电阻反馈信号,当传感器与仪表之间的距离较长时,用来补偿线路信号衰减。六线制的传感器的EXC+,EXC-,分别代表激励电压正负端;SEN+,SEN-,分别代表反馈电压的正负;SIG+,SIG-代表输出的毫伏级电压信号的正负。
常用的传感器除了有电压输出的,还有数字式的,即通过通信的形式输出的,这个一直没有用过,也不知用的什么总线,走的什么协议。也有直接输出4-20mA的称重变送器,但是这个在标称的时候有点麻烦。
对于单只称重传感器的计量称,直接接到仪表上,而对于多只传感器常常采用接线盒并到一起,通过接线盒我们可去以调整每只传感器的偏差,也曾见过有人把几只传感器不经过接线盒直接并在一起的情况。
关于传感器的安装要保证在一个平面上,对于称量斗尽量采用三只传感器均布,三点确定一个平面,避免有传感器悬空的情况发生。如果只是想知道料位,不需要精度太高,也可以采用一只传感器,而其它两个支点为浮动支点。
再说说仪表,称重仪表的种类也很多,分为静态秤和动态称。上海耀华静态秤仪表在价格方面一直有优势,见得比较多。托利多的仪表价格不菲,但是在国企,事业单位用的较多,如钢厂,高速公路等。在动态称重方面,德国申克的名声较大,可是没有用过,据说一块仪表要4万人民币,而国内动态称重仪表良莠不齐,价格差异也较大,珠海长陆的仪表从外观上说要比江苏徐州,承德产的要漂亮许多,功能也挺多。
静态秤又分好多种,有汽车衡器,轨道衡专用秤,可以打小票,数据存储,大屏幕显示等功能;包装秤,用于包装机的控制;配料秤,控制配料过程;吊钩秤,用于起吊设备称重等。动态称主要接触的有在线计量用皮带秤,定量给料机,冲板流量计等。
对于称重仪表我们要理解几个基本的概念:毛重,皮重,净重,毛重=皮重+净重。知道仪表当中的清零,去皮的含义。
今天先写到这里,有空再续吧
1、称重仪表首先应考虑使用的实际需要 ,除满足测量精度和主要技术性能外 ,还要考虑到经济、实用方面的情况。称重传感器由于不同的弹性体结构和采用的应变片性能不同,而在测量精度和其它性能方面会有所不同,且制造工艺不同,生产成本也会有很大差别 ,价格也因之不同 ,所以要综合考虑应用的实际需要来选用合适的传感器。随着广泛的使用 ,异常现象和故障也时有发生 ,经过检查判断,主要是人为故障。下面就故障产生的环节、原因、现象分析及相应对策从选型、运输、安装、使用、维护、检修几个方面来说明。
2、传感器精度的选择
目前 ,称重传感器的普通级精度为千分之五 ,中级精度为千分之二至万分之五 ,高精度为万分之三至万分之一传感器的精度包括额定载荷、灵敏度、非线性、重复性、滞后性和蠕变等。主要技术参数。实际选用时首先要考虑测量现场的系统测量精 ,按不同的要求而选用不同精度等级的传感器 ,使其既能充分发挥作用 ,又能具有合适的价格。在低精度测试场合而选用高精度的传感器 ,既不能充分发挥高精度传感器的优势 ,又付出了较高的价格 ,在经济上也是不合算的。
3、传感器密封状态的选择
工业使用的传感器 ,考虑其长时间地连续使用 ,而且使用场合环境比较恶劣 ,常常要求选用密封型传感器 ,以使传感器免受外界环境 ,如潮湿、粉尘、腐蚀气体等影响,使其能保证测量精度和稳定性。
称重仪表有多种形式,如皮带秤仪表、程序控制的配料秤仪表、轨道衡、地磅仪表。。。。仪表本身的测量精度均在0.1 ‰ 以上,要确保称重精度,重点是对传感器的选择:根据用途不同,其称重传感器选用的测量精度不同。如通用单托辊式的电子皮带秤的测量精度为:1 ‰ 对传感器的选择就不需选高精度传感器,选用精度为0.1 ‰ 就可以了,关键是要选择温漂小、性能稳定的传感器,因为皮带秤是长时间累计计量物料重量的,如传感器温度特性不好,现场又不容许经常标定皮带秤,这样会加大称重累计误差的。对配料秤、磅秤,如称重精度要求为0.1 ‰ 以上,对其传感器的要求就得选用0.02 ‰ 以上传感器。
称重仪表在偶厂主要用于定量控制系统和汽车衡系统中,定量控制所用的称重范围较小分为挂式和压式两种,一般几顿到几百千克的料斗加料使用挂式传感器(压力),上吨到几十吨的反应釜使用压式传感器,几十吨到上百吨的用于汽车衡。现场称重传感器根据不同承包商和厂内采购有好几个型号,但厂内采购的多用托利多的传感器。
二次表都是托利多的变送器,不同的采购时间有好几个型号有多路显示也有单路显示的,但主要以单路显示为主,托利多的单路二次表性能要好于多路显示,多路显示的仪表内部电源设计有问题,前年安装了两台刚出保质期不到一个月两台仪表电源接连损坏,一台返厂维修花了昂贵价格换了一个新电源不出两个月又坏了,另一台直接不换了,最后拆卸使用单路显示。
称重仪表系统主要分为三部分,传感器、信号线路和二次处理仪表,这其中最薄弱的环节就是线路传输由于称重传感器使用的是励磁电场产生的微弱差动信号其传输线路线缆较多,基本上需要励磁线组、反馈线组、信号线组以及屏蔽层,8根线在一起线缆规格又细极易受到电磁干扰,而且二次表接线端接口狭窄如果线头处理不好很容易造成附加误差和显示不准确。如果二次表还要与上位机监控通讯则需要485/232通讯模式,如果多台连接其输出阻抗有限制很多时候无法组网,需要在末端接入附加电阻,电阻值也不是传统的250欧姆,需要换算和试验,实施起来非常繁琐。
使用中的称重系统最常见的现象就是零点不准确,这个特别是在定量加料系统中,由于受初始设备毛重、系统时间滞后、电磁干扰、称重传感器温飘等等原因,常常造成设备物料卸完空罐后称重显示不为零,有时候差别几十千克,有时候上百千克,又是是零以上有时是零以下,这个一般无法根本消除,只能通过人工清零方法在二次表中手动清零,可是清零后下一次也常常不准,很难做到设备空罐显示为零的状态,这个是称重系统最常见的现象也是最致命的弱点。
下图是一套定量反应釜系统的称重二次表,5块称重二次表没有一个显示为零点,除了第一块储罐内有物料残余外,其余的储罐都以及空罐,而二次表显示都没有回零,这种时候只能人工清零,如果系统是一个高精度的定量控制系统,则程序无法实现自控生产,只能通过人工手动来操作,制约了生产的高效运行。
使用中称重系统另一个弱点就是称重系统不线性,在具体表现上为前半段范围内误差小,后半段误差成变大趋势,比如一个称重范围为50吨的称重系统,在具体使用中常常出现前20吨称重显示误差为5千克,30吨是误差为10千克,40吨是变成15、20甚至30千克或者更多,50千克有可能误差又回到10千克内,这种不线性的误差表现,在精确的定量控制系统中非常危险,所以大多数称重系统在使用中的范围都维持在60%以内,而且要定期进行比对校准,校准的方法基本上使用砝码标定法,这种方法精度高但是劳动量极大耗时多,一个标准砝码20千克,如果标定一个称重范围50吨的称重系统,虽然不用全部标到50吨,但至少要标定3个点,10吨、20吨、30吨,每一次装卸砝码都是一个不小的工作量,特别在一些空间环境狭窄场所只能使用人工搬运砝码,对于成本支持较大。
下图为标定称重的砝码,每一次看到沉沉的铅块都心生胆寒。
下图为几块现场按照的称重传感器及不长命的多路称重显示仪
称重传感器称重传感器是一种将质量信号转变为可测量的电信号输出的装置,它的性能在很大程度上决定了电子称重系统的精度和稳定性,因此被喻为称重系统的心脏。
选择时候要注意一下几点,和仪表配合使用;
一、灵敏度的选择
通常,在 称重传感器 的线性范围内,希望灵敏度越高越好。因为只有灵敏度高时,与被测量对应的输出信号值才比较大,有利于信号处理。但灵敏度过高时,传感器的过载能力低,影响使用寿命,与被测量无关的外界噪声也会被放大系统放大,影响测量精度。因此,要求根据自身的要求,选择合适的灵敏度。比如:如果长期使用过程中确保不会产生过载,可以选择1.5MV/V以上的灵敏度,称量为满量程的30%~70%内。如果经常产生过载负荷,并容易产生动态冲击,需要选择超过过载力的量程,并降低传感器的灵敏度,提高过载能力。过载选择可以联系我公司技术支持,我公司技术支持会根据您的要求提供合适的灵敏度和量程。
二、稳定性的选择
传感器使用一段时间后,其性能保持不变的能力称为稳定性。影响传感器长期稳定性的因素除其本身结构外,主要是使用环境。因此,要使传感器具有良好的稳定性,必须要有较强的环境适应能力。在选择传感器之前,应对其使用环境进行调查,并根据具体的使用环境选择适合的传感器,或采取适当的措施,减小环境的影响。同时需要考虑经济性,特殊环境使用的传感器价格比一般环境使用的传感器贵一些。
环境对称重传感器会造成如下影响:
1.高温环境造成传感器的涂覆材料融化、焊点开化、弹性体内应力发生结构变化。选择高温传感器。
2.露天粉尘、潮湿对传感器造成短路的影响。选择防潮传感器
3.在腐蚀性较高的环境下,如潮湿、酸性对传感器造成弹性体受损或产生短路等影响。 选择防腐传感器,如不锈钢传感器。
4.电磁场对传感器输出紊乱信号的影响。一般传感器都有此项功能,提供屏蔽线。如果影响过大,可以选择用铝盒全部封闭和多层屏蔽线及屏蔽层较厚不容易击穿的屏蔽线。
5.易燃、易爆环境必须选用特制的防爆传感器。 选择防爆传感器或本安型传感器。
传感器的稳定性有定量指标,在超过使用期后,在使用前应重新进行标定,以确定传感器的性能是否发生变化。在某些要求传感器能长期使用而又不能轻易更换或标定的场合,所选用的传感器稳定性要求更严格,要能经受住长时间的考验。
三、精度的选择
精度是传感器的一个重要的性能指标,它是关系到整个测量系统测量精度的一个重要环节。传感器的精度越高,其价格越昂贵,因此,传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要求就可以,不必选得过高。这样就可以在满足同一测量目的的诸多传感器中选择比较便宜和简单的传感器。如果测量目的是定性分析的,选用重复精度高的传感器即可,不宜选用绝对量值精度高的;如果是为了定量分析,必须获得精确的测量值,就选用精度等级能满足要求的传感器。
精度选择满足下列两个条件:
1.满足仪表输入的要求。传感器的输出信号必须大于或等于仪表要求的输入信号。
2.满足整台电子秤精度的要求。一台电子秤主要是由秤体、传感器、仪表三部分组成,在对传感器精度选择的时候,应使传感器的精度略高于理论计算值。
四、对传感器数量和量程的选择
传感器数量的选择是根据电子衡器的用途、秤体需要支撑的点数(支撑点数应根据使秤体几何重心和实际重心重合的原则而确定)而定。
传感器量程的选择可依据秤的最大称量值、选用传感器的个数、秤体的自重、可能产生的最大偏载及动载等因素综合评价来确定。根据经验,一般应使传感器工作在其30%~70%量程内,但有较大冲击力的衡器,在选用传感器时,一般要使传感器工作在其量程的20%~30%之内,才能保证传感器的使用安全和寿命。